论文部分内容阅读
前额叶皮层在工作记忆、情感记忆及注意力调节等脑功能中发挥着重要的作用。谷氨酸能突触的长时程增强(long-term potentiation, LTP)和长时程抑制(long-term depression, LTD)被认为是学习和记忆在细胞水平上的机制。N-甲基-D-天门冬氨酸(N-methyl-D-aspartate, NMD A)受体是重要的谷氨酸能受体之一,它被证明在突触可塑性及学习和记忆中扮演着重要的角色。其中NR2B是NMDA受体的主要亚基之一,在大脑皮层、海马和嗅球表达水平很高。大量的研究已表明,NR2B亚基在海马脑区的突触可塑性和相关的学习记忆中发挥关键作用,相比之下,NR2B亚基在前额叶突触可塑性及相关功能中的研究较为缺乏。至于NR2B上调对前额叶突触可塑性和学习记忆的影响,未见任何研究报道。为此,我们利用NR2B前脑特异性过量表达的转基因大鼠,将离体电生理技术和整体行为学方法相结合,研究NR2B过量表达对大鼠内侧前额叶突触可塑性和相关脑功能的影响。主要研究结果如下：1.NR2B转基因大鼠内侧前额叶(medial prefrontal cortex, mPFC)前边缘皮层(prelimbic cortex, PRL)基本突触传递功能分析采用脑片场电位记录技术,考察NR2B转基因大鼠内侧前额叶前边缘皮层Ⅱ层至V层通路上的锥体细胞的基本突触传递功能。通过比较两组大鼠的刺激—反应曲线(input-out curve)和双脉冲刺激反应(paired-pulse ratio, PPR),发现转基因大鼠和野生型大鼠间均无显著差异。提示NR2B转基因大鼠内侧前额叶前边缘皮层α-氨基-3-羟基-5-甲基-4-异恶唑丙酸(a-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazole propionic acid, AMPA)受体的功能和突触前膜神经递质的释放功能没有受到NR2B过量表达的影响。2.NR2B转基因大鼠内侧前额叶(mPFC)前边缘皮层(PRL)长时程增强(LTP)和长时程抑制(LTD)分析采用脑片场电位记录技术,通过比较NR2B转基因大鼠和野生型大鼠LTP,发现两组大鼠的LTP没有显著差异,但是,在1Hz的低频刺激下,NR2B转基因大鼠能诱导出更明显的LTD,与野生型大鼠相比有显著差异；给予3Hz的低频刺激时,野生型大鼠诱导出了LTD,而转基因大鼠出现了一定程度的易化现象。这些结果提示：NR2B基因的过量表达可能没有参与前额叶前边缘皮层LTP形成的调控,但却改变了前额叶前边缘皮层的LTD,可能降低了LTD／LTP的交叉阈值。3.NR2B转基因大鼠前额叶相关的学习和记忆行为学分析为探明NR2B基因的过量表达是否会影响NR2B转基因大鼠前额叶相关的学习记忆,本研究采用开场实验(open field)、付出努力T迷宫任务(effort-based decision making T-maze task)、延迟性非匹配任务(delayed non-match to sample with objects)和空间工作记忆任务(spatial working memory task)来检测NR2B转基因大鼠的基本活动量和学习记忆能力。结果显示,在付出努力T迷宫任务HR臂(high reward arm)互换测试中,NR2B转基因大鼠的正确率明显高于野生型大鼠,但是NR2B转基因大鼠在延迟性非匹配任务和空间工作记忆任务中的学习记忆能力和野生型大鼠相比没有显著差异。提示NR2B转基因大鼠的灵活性学习能力强于野生型大鼠。在NR2B转基因大鼠前额叶前边缘皮层的突触可塑性的研究中,发现转基因大鼠能诱导出更明显的LTD,同时在付出努力T迷宫任务的HR臂互换测试中,NR2B转基因大鼠也有更好的表现。这提示LTD可能是灵活性学习在细胞水平上的机制,为灵活性学习机制的研究提供了新的证据。另外,为验证NR2A／NR2B的比例决定LTD／LTP的交叉阈值这一假说提供了新的数据。